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项目五:环境友好的能源利用技术 主讲:郑宝清 本项目主要任务 任务一:能源发展的机遇与挑战 任务二:能源的有效利用 任务三:总能系统以及化石能源的清洁利用 任务四:未来能源及其利用技术 能源与国民经济 能源是发展社会生产和提高人民生活水平的重要物质基础,是推动国民经济发展的强大动力。 任务一:能源发展的机遇与挑战 一、世界化石能源消费需求 能源及能源的分类 所谓能源,是指能够直接或经过转换而获取某种能量的自然资源。 如:煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能等。 为了便于运输和使用,经上述资源加工可得到一些更符合使用要求的能量来源,如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。 能量及能源的分类 由于可被人类利用的能源多种多样,因此有以下 6种不同的分类方法: 按地球上的能量来源分 按被利用的程度分 按获得的方法分 按能否再生分 按能源本身的性质分 按对环境的污染情况分 按地球上的能量来源分 来自于地球本身,如核能、地热能等; 来自于球外天体,如宇宙射线及太阳能,以及由太阳引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用等; 来自于地球和其他星体的相互作用,如潮汐能。 按被利用的程度分 常规能源,如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等; 新能源,如太阳能、地热能、潮汐能、生物质能等,另外还有核能。 按获得的方法分 一次能源,即可供直接利用的能源,如煤、石油、天然气、风能、水能等; 二次能源,即由一次能源直接或间接转换而来的能源,如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等,它们使用方便,易于利用,是高品质的能源。 按能否再生分 可再生能源,即不会随它本身的转化或人类的利用而越来越少,如水能、风能、潮汐能、太阳能等; 非再生能源,它随人类的利用而越来越少,如石油、煤、天然气、核燃料等。 按能源本身的性质分 含能体能源(燃料能源),如石油、煤、天然气、地热、氢等,它们可以直接储存; 过程性能源(非燃料能源),它们无法直接储存,如风能、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆发、雷电、电磁能和一般热能等。 按对环境的污染分 清洁能源,即对环境无污染或污染很小的能源,如太阳能、水能、海洋能等; 非清洁能源,即对环境污染较大的能源,如煤、石油等。 世 界 能 源消费 结 构 我 国 能 源消费 结 构 我国的人均能耗 单位国民生产总值能耗,我国是日本的5倍,德国的3.6倍,美国的2.6倍,比印度还要多1倍多。 与美国相比,我国的人均能耗不及美国的1/12,而单位能耗的产值只有它的1/5,换言之,我们人均在能源资源的享受方面,只有美国的1/60。 我国能源生产在世界上的排位 二、能源消费引发的环境问题 世界性能源问题 能源的危机——石油的危机 能源消费的费用迅速增加——能源资源的勘探、开采越来越难,投入资金多、建设周期长、科技含量高 能源资源短缺 能源对环境的污染 我国能源工业面临的问题 人均能源拥有量低、储备量低(煤只有世界人平均水平的51%,石油11%,天然气4%) 能源生产和消费结构依然以煤为主(73%左右) 能源资源分布不均匀(煤65%在山西、内蒙及陕西;水能67%在西南;油52%在渤海湾和塔里木盆地等;气2/3在中西部;而经济发达的东南沿海缺乏能源) 能源利用效率低(现全世界平均GDP能耗是每100万元274t标油,我国是913t,日本是95.5t) 农村商品能源短缺; 6)环境污染严重(水体和土壤污染;大气污染;温室效应;酸雨;核废料问题) 7)人均能耗水平低(如家庭人均用电只有美国的2.4%) 8)能源建设周期长,耗能多; 9)能源价格未能反映其经济成本和能源资源的稀缺性; 10)能源工业装备落后。 解决我国能源问题应采取的措施 1、努力改善能源结构; 2、提高能源利用率; 3、加速实施洁净煤技术; 4、合理利用石油和天然气; 5、加快电力发展速度; 6、积极开发利用新能源; 7、建立合理的农村能源结构,扭转农村严重缺能局面; 8、改善城市民用能源结构,提高居民生活质量; 9、重视能源的环境保护。 三、我国的能源战略对策 1、积极开发国际市场; 2、推进发展替代能源技术; (1)清洁能源 (2)洁净煤 (3)非常规油气资源 我国能源战略对策 1、节能战略; 2、洁净煤技术战略; 3、新能源与可再生能源战略 解决我国能源问题应采取的措施 1、努力改善能源结构; 2、提高能源利用率; 3、加速实施洁净煤技术; 4、合理利用石油和天然气; 5、加快电力发展速度; 6、积极开发利用新能源; 7、建立合理的农村能源结构,扭转农村严重缺能局面; 8、改善城市民用能源结构,提高居民生活质量; 9、重视能源的环境保护。 任务二:能源的有效利用 一、能量利用的基本原理 (一)资源的量守恒定理 1、质量守恒 2、能力守恒 (二)能量品位概念
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